关联金属玻璃中增强表面扩散的因素
材料科学
2021-08-20 v1 软凝聚态物质
摘要
金属玻璃（MGs）中表面扩散（DS）相对于体扩散（DV）的增强已有充分记载，并很可能强烈影响由气相沉积生长的玻璃的性质。此处，我们利用经典分子动力学模拟来识别影响 MGs 中表面扩散增强的不同因素。MGs 具有简单的原子结构，属于中等脆度玻璃类别，其在接近玻璃转变温度（Tg）冷却时体动力学显著变慢。我们观察到，接近 Tg 时 DS 相较于 DV 表现出温和得多的变慢，且所研究 MGs 在 Tg 处的 DS/DV 相差两个数量级。我们证明表面原子的表面能与缺失键比例均与 DS/DV 良好相关，意味着表面最近邻的缺失直接转化为更高的迁移率，这与网络键合和氢键合有机玻璃的行为不同。脆度（衡量接近 Tg 时体动力学变慢程度的指标）也与 DS/DV 相关，更脆的体系具有更大的表面迁移率增强。所观察到的脆度与 DS/DV 关系中的偏差被证明与表面处可动元素的偏析或耗尽程度相关。最后，我们探究了扩散指前因子（D0）与活化能（Q）之间的关系，并与先前为体玻璃建立的 ln(D0)-Q 关联进行比较，证明了 MD 与实验中相似的关联，且表面与体具有非常相似的 ln(D0)-Q 关联。
引用
@article{arxiv.2108.08400,
title = {Factors correlating to enhanced surface diffusion in metallic glasses},
author = {Ajay Annamareddy and Yuhui Li and Lian Yu and Paul M. Voyles and Dane Morgan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.08400},
year = {2021}
}
备注
Manuscript and Supplementary Information as a single PDF